糖の分解が完了…

呼吸反応における主役級の脇役分子、NADやFADという、実はビタミンの仲間であった補酵素について触れ終えたところで、早速反応経路の続きに参りましょう。

 

まぁ正直、こんな分子レベルの細かい反応とかクソほど面白くないにも程がある、かつ、知ったところで別に何か生活が良くなるということもない(=筋トレとかダイエットが上手くなるとか、健康的な生活につながるとかいったことも、特にない)…という、まさに話のための話のような、記事水増し以外の何物でもないですけど、まぁせっかくなのでごく簡単に続けていこうかと思います。

 

例によって、ウィッキー先生がまとめてくれている呼吸反応の流れの一枚絵を参考に進めさせていただくと……

 

https://https://ja.wikipedia.org/wiki/細胞呼吸より

…第一ステップの解糖系では、グリセルアルデヒド 3-リン酸(G3P)が、有名な酵素GAPDH(および酸化型のNAD)の力を借りて、リン酸基がもう1つ増えた1,3-ビスホスホグリセリン酸(1,3-BPG)になります……と、言葉だけでしたがその辺まで見終えたところでした。

 

「ビスホスホ~」の「ビス」というのは「2」を意味する接頭辞(「ジ」もそうなわけですが、修飾する対象の物質がある程度複雑なカタマリだと、「ジ」ではなく「ビス」が使われる形だと思います)であり、要はリン酸(=英語でホスホ)が2つくっついた分子なわけですけど…

(炭素の数も重要な情報であるので、↑の画像では、物質名の横に、「P-C3-P」と、リン酸基が2つあることも明記されていますね。炭素6つのグルコースが紆余曲折を経て、半分ずつにスパッと切断されていた(それがG3P)ので、炭素数は3の分子です)

…次のステップはズバリ、このリン酸基の1つを使って、とうとう出てきました、呼吸の最大の目的であるATPが合成される(まぁ合成というより、「リン酸基2つのADP(アデノシン・ジ・リン酸)にリン酸基をプレゼントして、リン酸基3つのATP(アデノシン・トリ・リン酸)に変換する、という方が正確ですが)…という形になっています。

 

1,3-BPGの最初の数字は、リン酸基がついている炭素の位置を示しているわけですけど(炭素3つで1番と3番……要は両端の炭素にリン酸基がついている形です)、一方の炭素からリン酸基が奪われた結果、できる分子は↑の画像にある通り、3-ホスホグリセリン酸という、普通に「ビス」が消えた分子になるわけですね。

 

略称は3-PGや3PGA(最後のAは「酸」のacid)とも呼ばれますが、まぁもうこの辺からはそない重要な分子でもなく、単なる代謝の中間産物でしかないですから特に覚える必要もないでしょう。

(まぁそんなこと言ったら、G3PとかGAPDHとかも、1ミリも覚える必要ないですけど(笑)、でもまぁ大学の代謝の試験なんかではそういうメジャー分子の方がよく問われがち、って話ですね。)

 

リン酸を付けたり外したりで忙しい……というか、リン酸を付けて(その時に、後でATP合成に使える「NADの還元」まで行う)、それを外すだけでお目当てのご褒美・ATPゲットとか、都合良すぎません…?って気もするものの、それはまさにみんな大好きGAPDHさんが上手いことやってくれているから可能になっている反応だということで、GAPDHはそれだけ偉大な酵素だといえるように思います。

 

いずれにせよ、リン酸基が1つになった3PGAが次にどうなるかというと、↑の画像では省略されているものの、まず3番炭素についていたリン酸基が2番炭素にひょいっと移動しまして…

(「分子ってそんな簡単に移動できんの?」って気もするかもしれませんが(笑)、これもやっぱり酵素の力で可能なんですね。

 「なぜそんな意味分かんない移動をするの?」というのは、これはもう、「そうすると良かったから」と言いますか、「そうすると、その後、エネルギー的に活用しやすい分子が生み出せるから」と言いますか、まぁ究極的には「そういう変換を行える生物がエネルギーを効率的に使えて、進化の過程で生き残ったから」みたいな感じですかね?)

 

…画像があった方が分かりやすいので、各反応について詳細な説明を加えてくれている、「解糖系」のウィ記事の方から、せっかくなので次のステップの分子への変換&説明文込みでスクショをお借りさせていただきましょう(画像部分は大分小さくなってしまいましたが)。

 

https://ja.wikipedia.org/wiki/解糖系より


これこの通り、「段階8」として、リン酸基が1つになった例の3PGAは2PGAへと変換されまして、その後、この画像の「段階9」、そして最初に貼った呼吸全体の一枚絵にも「H2O⇒」と水分子がいなくなることが示唆されていることからも明らかですが、いわゆる脱水反応が起こり、ホスホエノールピルビン酸(PEP)と呼ばれる分子に変換される形になっています。

 

正味こいつもどうでもいいにも程があるというか、「エノール」というのも高校化学までではほぼ出てこないこともあり(二重結合のあるアルコールの名称です)、名前から構造を推測しにくい部分ではあるんですけど、まぁ「ここで脱水が起きたはずだ」というのは何となくうっすら覚えている話であるとして、最後が「ピルビン酸」で終わるというのは常識中の常識なので、もう「その1ステップ前」という印象も強いですから、試験前には名前や構造はなんとか覚えていた(というか、忘れてもその場で思い出せる(導き出せる)状態にはなっている)、そんな感じの記憶がありますね。

 

ともかく、この分子は生成過程でエネルギー(ATPやNADの還元など)を生み出しませんし大したことないものの、ラスト、こいつのリン酸基が外れることで無事に「解糖系」のステップが終了、すなわち糖の分解が一通り完了したと、そういえるわけですが……

 

…今しがた名前も出していた通り、最後は「ピルビン酸」ってやつに落ち着く感じですね。

 

https://ja.wikipedia.org/wiki/ピルビン酸より


まぁこいつは呼吸に限らずその他の代謝経路他、様々な生体内で顔を出してくる超重要分子で、英語だと「pyruvate(パイルベート)」と呼ばれますけど(まぁ名詞だとPyruvic acidですが、基本、形容詞的に1語のパイルベートの方が圧倒的に耳にする気がします)、まあ、慣用名なので名前から構造の推測は立たないものの、「~酸」だからCOOHがあり、あとはもう1つ「C=O」二重結合もあったはずだという印象がある…かつ、解糖系ではグルコース(これは高校有機化学で、構造含め何度も覚えさせられる、「C6H12O6」=炭素6つの分子であることは明らかです)が半分にスパッと分かれる…というのも常識ですから、炭素3つであることも忘れることはない……って感じで、構造も覚えてしまえる(まぁ改めて、「忘れても思い出せる」って感じですね)ものだといえましょう。

 

結局、こういった反応経路みたいなものって、高校までは各物質を順番に、呪文のように丸暗記すればそれで良かった(というか、実際詳しい中身までは見ないこともあり、そうするしかなかった)わけですけど、まぁ専門課程に進んで他に記憶メモリーを使う機会が減ったからこそかもしれませんが、最終的には無意味な呪文の棒暗記よりも、今まで書いてきたみたいに、

  • グルコースから始まり…
  • まずリン酸化され(グルコース 6リン酸)…
  • さらに糖の部分がフルクトースに変換され(フルクトース 6-リン酸)…
  • ここで頑張ってスパッと切断して、G3Pが2つ生まれる!
    (以後、エネルギーが獲得できるぞ)
  • GAPDHがリン酸を1つ加えて1,3-BPGになり(リン酸をゲットするだけでなく、NADを還元状態にできるおまけつき)…
  • 今つけたリン酸基を早速手放してATPゲット!
  • 最後の準備にリン酸基の位置を変えて…
  • 脱水反応で「なんちゃらピルビン酸」になって…
  • 最後のリン酸基をADPに与えて、またまたATPゲット!

…という感じで(最後4つが、今回見ていた話ですね)、何というかストーリー込みで反応の意味・意義とともに覚えた方が、結果として丸暗記よりはるかに理解も進むし忘れても思い出せると、そうなってる感じですね。

 

…あ、画像を見ていて気付きましたが、例の最初に貼った一枚絵のイラスト、解糖系のラストが「P-C3」となっていますけれども、ピルビン酸にはもうリン酸基Pがないので、これは珍しく…というかめちゃくちゃ出来のいい画像なのに、ミスがある感じですね!


一応英語版をチェックしてみたら(↓)…

 

en.wikipedia.org


(リンクカードのサムネだと小さすぎて見えませんが(笑))ちゃんと「2x pyruvate C3」と、Pマークはナシの正しい形になっていましたから、翻訳してくれた方が間違えてしまったのかもしれませんね。

 

まぁ、ピルビン酸にPがないのは明らかなので、学習者は自分で気付ける誤りだといえましょう。

 

では、また次回、続く経路…あるいは隠し経路の方を見ていこうと思います。

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